De vorige keer hebben we gekeken naar de projecten van schijfvormige vliegtuigen gemaakt in nazi-Duitsland. Geen van hen bereikte een min of meer verfijnde staat. Het meest succesvolle ontwerp, het AS-6-vliegtuig, slaagde erin om aan vliegtesten deel te nemen en deed zelfs een poging om op te stijgen. Dit alles ging echter ten koste van meerdere ongevallen. Als gevolg hiervan heeft Duitsland, dat veel geld heeft geïnvesteerd, nooit een enkel vliegtuig ontvangen met een niet-standaard ronde vorm. Een paar jaar voor de Duitsers zijn soortgelijke projecten gestart door Amerikaanse ingenieurs. En om verschillende redenen bleken de "schijven" uit de Verenigde Staten veel succesvoller dan de Duitse, hoewel ze ook niet in massaproductie gingen.
"Pannenkoeken" door Zimmermann
Van alle Amerikaanse ingenieurs behaalde Charles Zimmerman het eerste succes op het gebied van schijfvormige vliegtuigen. Opgemerkt moet worden dat het idee om de vleugel in plattegrond rond te maken al eerder bestond. Alleen de eerdere ideeën bleven in de stadia van ideeën of voorlopige schetsen van het uiterlijk van het vliegtuig. In 1933 kreeg Zimmerman een baan bij Chance Vought en kon hij beginnen met onderzoek naar vleugels met ultralage beeldverhoudingen. Het doel van zijn werk was om de eigenschappen van een vleugel met een aspectverhouding van ongeveer één te bestuderen, evenals verschillende vormen van de voor- en achterranden van de vleugel. In de loop van een aantal jaren testte Zimmermann verschillende aerodynamische configuraties totdat hij tot de conclusie kwam dat de eigenschappen van het draagvlak, dat een ronde vorm had, goed waren.
Vought V-173 "Vliegende Pannenkoek"
Studies hebben aangetoond dat een schijfvormige vleugel, ondanks de relatief hoge luchtweerstand, een zeer goede lift heeft. Bovendien bleek op testmodellen dat het alleen mogelijk was om de aerodynamische eigenschappen van een vliegtuig met een dergelijke vleugel te verbeteren door de juiste opstelling van motoren en propellers. Om dit te doen, moet de laatste zo worden geplaatst dat de door hen gecreëerde stroom de boven- en onderkant van de vleugel wast. In 1939 had het project van Zimmermann het stadium bereikt waarin het mogelijk was om te stoppen met experimenteren met modellen en te beginnen met het ontwerpen van een volwaardig vliegtuig.
Het vliegtuig met de index V-173 en de onofficiële naam Flying Pancake ("Flying Pancake") heeft alle nieuwe ideeën van Zimmermann verwerkt. De hoofdeenheid van de constructie was een vleugelromp, dicht in vorm tot een cirkel. In dit geval was het vleugelprofiel symmetrisch. Twee propellers van het vliegtuig werden voorwaarts van de vleugel gedragen en hadden elk een diameter van meer dan vijf meter. Hierdoor was, naast de speciaal geselecteerde rotatiesnelheid van de propellers, de lift van de vleugel meerdere malen hoger dan die van vliegtuigen met een rechte vleugel van dezelfde spanwijdte. Bovendien roteerden de propellers zodat de wervels die van de bladen kwamen, wervelden in de richting tegengesteld aan de beweging van de zogwervels aan de uiteinden van de vleugel. Dit ontwerpkenmerk verhoogde de effectieve verlenging van het lagervlak van één naar vier. Tegelijkertijd waren er geen veranderingen in de grootte van het vliegtuig nodig.
In de vleugelromp waren twee Continental A80-zuigermotoren geplaatst met elk slechts 80 pk. Elk van hen was verbonden met zijn eigen propeller en gesynchroniseerd met de andere motor via een extra as. Het is vermeldenswaard dat om een effectieve stroming rond de vleugel te garanderen, een afzonderlijke versnellingsbak in het synchronisatiemechanisme moest worden geïntroduceerd: de ene motor draaide de propeller met de klok mee en de andere tegen de klok in. Niettemin, zelfs met zo'n complexe en ongewone krachtcentrale, woog de V-173 niet meer dan 1400 kg. In het midden van het voorste deel van de vleugelromp was een cockpit geplaatst met een druppelvormige overkapping. Voor het gemak van de piloot was de onderkant van de voorkant van de vleugel van glas. Het feit is dat wanneer dit deel van het vliegtuig werd afgedicht met een canvas of triplex, de piloot normaal niet naar voren en naar beneden kon kijken, wat een uiterst betreurenswaardig effect zou kunnen hebben op de landing van het vliegtuig. Landen en opstijgen waren gepland om op de traditionele manier te gebeuren, met behulp van de landingsbaan. De V-173 was uitgerust met een eenvoudig niet-intrekbaar landingsgestel met steunpoten. Voor een puur experimenteel vliegtuig werd dit voldoende geacht. De vluchtbesturing zou worden uitgevoerd met behulp van twee kielen met roeren en twee stabilisatoren met roeren, "liften" genoemd. Zoals bedacht door Zimmermann, speelden ze tegelijkertijd de rol van zowel rolroeren als liften. Even later zal zo'n bestuursorgaan de term "Elevon" worden genoemd.
Aan het begin van de assemblage van het prototype raakte het US Navy Bureau of Aeronautics geïnteresseerd in het project. Kort daarna veranderden ze hun interesse in aandacht en eisten ze dat de V-173 verder zou worden ontwikkeld, rekening houdend met de mogelijke operatie op vliegdekschepen. Het uiterlijk van de machine was echter zo ongewoon dat de marine-autoriteiten eerst eisten dat het volledige model van de "Pancake" in een windtunnel zou worden geblazen. Het kwam op het punt dat een van de admiraals een vraag stelde als "kan dit ding vliegen?" Op 15 september 1941 waren de experimenten in de windtunnel voltooid en niemand van de hoge autoriteiten twijfelde meer aan het potentieel van het nieuwe vliegtuig. De dag na het einde van de tests van het model op ware grootte, bood de marine Chance Vought een contract aan om een volwaardige carrier-based jager te ontwikkelen.
Tijdens het zuiveren werden verschillende ontwerpfouten vastgesteld, die snel werden gecorrigeerd. In de zomer van 42 ging een ervaren V-173 testen. Aanvankelijk waren testpiloten alleen beperkt tot taxiën en joggen. De eerste vlucht van het vliegtuig vond pas op 23 november plaats. Tegelijkertijd vertoonde "Flying Pancake" al in de eerste vluchten uitstekende eigenschappen en bevestigde volledig de correctheid van zijn ontwerper. De startsnelheid tijdens het opstijgen was bijvoorbeeld niet hoger dan 45-50 km / u en twee motoren van elk slechts 80 pk. versnelde het tot 240 kilometer per uur. Voor zo'n zwakke energiecentrale was dit meer dan goed. Niet zonder ongelukken. Begin 1943 werden tijdens de vlucht beide motoren van het prototype van het vliegtuig uitgeschakeld. De piloot moest naar het dichtstbijzijnde strand glijden en een noodlanding maken. Door de onvoldoende sterkte van de zanderige "coating" draaide het vliegtuig over de neus en beschadigde de propellers. De reparatie duurde echter maar een paar dagen.
Tegen de tijd dat het prototype V-173 werd herbouwd, had Zimmerman, in samenwerking met de Chance Vout-ontwerpers onder leiding van Y. Greenwood, de ontwikkeling van een nieuwe versie van de Flying Pancake voltooid. Dit keer was het ontwerp bedoeld voor militair gebruik. Alleen het leger, laten we eerlijk zijn, toonde niet veel interesse in het originele vliegtuig. Ja, de start- en landingsprestaties zagen er veelbelovend uit, maar de noodzaak om de productie te herstructureren, nieuwe technologieën te introduceren, enz. bracht duidelijk geen optimisme. Daarom werd de lay-out van het nieuwe vliegtuig met de XF5U-index pas in juli 1943 goedgekeurd en een jaar later werd het contract voor de bouw van twee prototypes ondertekend. De nieuwe jager kreeg de bijnaam Skimmer - "Skimmer".
Het algemene ontwerp van de XF5U was vergelijkbaar met de V-173. In tegenstelling tot de houten structuur van het oudere vliegtuig, werd echter voorgesteld om het nieuwe van metaal te maken. Dit materiaal was een composiet van balsadelen bedekt met aluminiumplaat. Metaliet had goede sterktewaarden en was erg licht van gewicht. Bovendien was er de mogelijkheid om metalen onderdelen te vervaardigen door middel van stempelen, wat beloofde de productiekosten aanzienlijk te verlagen. De XF5U is groter dan zijn voorganger, wat echter geen invloed heeft op de toelaatbare belastingen. Het besturingssysteem als geheel bleef hetzelfde, maar de cockpit werd aanzienlijk gewijzigd. Dankzij een nieuw, sterk metalite frame werd de cockpit naar boven verplaatst, waardoor ook het raam aan de onderkant van de voorkant van de vleugel kon worden verwijderd. Zes Browning M2 12,7 mm machinegeweren werden aan de zijkanten van de cockpit geplaatst. Aan de zijkanten van de werkplaats van de piloot waren twee installaties van drie machinegeweren. Voor het midden van de jaren 40 werden dergelijke wapens als voldoende beschouwd, maar in de toekomst was het de bedoeling om machinegeweren te vervangen door 20 mm kanonnen. Naast vatbewapening kon het vliegtuig ongeleide raketten, bommen, enz. Voor hen waren er zes pylonen onder het middelste deel van het vliegtuig.
Afzonderlijk is het de moeite waard om te praten over de nieuwe krachtcentrale XF5U. Een volwaardig gevechtsvliegtuig zou worden aangedreven door Pratt & Whitney R2000-7 zuigermotoren met een vermogen van 1350 pk. Samen met de nieuwe motoren kreeg de vernieuwde "Pancake" nieuwe propellers. Voor de XF5U heeft Hamilton Standard een originele bladpropellervorm ontwikkeld. In vergelijking met de oude waren ze efficiënter bij lage en gemiddelde snelheden. Bovendien zijn de nieuwe vierbladige propellers geoptimaliseerd voor prestaties bij relatief lage toerentallen. Het totale vermogen van de krachtcentrale overschreed twee en een half duizend pk. In combinatie met efficiënte propellers en een maximaal startgewicht van 7600 kg maakte dit het zelfs mogelijk om verticaal op te stijgen. Alleen hiervoor was het nodig om het vliegtuig op een speciale helling te installeren.
Medio juni 1945 was het eerste prototype van de Shumovka klaar. De nieuwheid van het ontwerp en zelfs van het concept ervan heeft lange tijd de start van het testen verhinderd. De leiding van de Amerikaanse marine vaardigde zo nu en dan nieuwe vliegverboden uit. Hierdoor was het eerste taxiën pas eind 46e mogelijk. Op zijn beurt vond de eerste vlucht plaats op 12 januari 1947. Het toeval wilde dat er weinig problemen waren met de ondersteuning van het leger. Aan het begin van de 47e bezuinigde de marine ook op de financiering. Om deze reden moest het vliegtestprogramma worden ingekort. Desalniettemin was het, met behoud van de start- en landingsprestaties, mogelijk om het vliegtuig te versnellen tot meer dan 800 kilometer per uur. Voor 1945 was dit een zeer goede indicator, maar niet voor de 48e. Tegen die tijd begonnen straaljagers de troepen binnen te gaan en "Shumovka" vond eenvoudigweg geen plaats in de nomenclatuur van marinevliegtuigen. Begin 1948 werd het programma bevroren en even later werden beide prototypes gedemonteerd.
XF5U-1
Theoretisch maakte de aerodynamica van de "Flying Pancake" en "Skimmer" het mogelijk om zulke manoeuvres uit te voeren waar andere vliegtuigen gewoon niet toe in staat waren. Bovendien zou de lay-out van de XF5U Skimmer het leven van de bemanningen van vliegdekschepen een stuk gemakkelijker kunnen maken. De revolutionaire nieuwigheid van het ontwerp was echter de factor die een einde maakte aan het hele project. Van alle geproduceerde schijfvormige vliegtuigen van Zimmermann is tot op de dag van vandaag slechts één prototype V-173 bewaard gebleven, dat wordt bewaard in het Smithsonian Museum.
De vliegende schotel die niet vloog
Enkele jaren na de sluiting van de projecten van Zimmermann keerden de ideeën van niet-standaard lay-outs alleen op een wetenschappelijke manier terug. Het kwam niet op het punt om prototypes te bouwen. Dit veranderde in 1952 toen John "Jack" Frost, een medewerker van Avro Canada, het Avro VZ-9 Avrocar-project startte. Het is vermeldenswaard dat, in tegenstelling tot de eerder beschreven ontwerpen, het idee van Frost volledig in overeenstemming was met wat de meeste mensen zich voorstellen als ze zeggen 'schijfvormig vliegtuig'. De Canadese ontwerper besloot de vleugel niet in de vorm van een schijf te maken, maar te slingeren naar een ander origineel idee.
De Avrocar S/N 58-7055 (gemarkeerd AV-7055)
Frost besloot de voor die tijd al bekende jet-stuwkracht te gebruiken in combinatie met de zogenaamde. het Coanda-effect. De essentie van dit fenomeen ligt in het feit dat een stroom vloeistof of gas, die naast een object beweegt, de neiging heeft om het te naderen of zelfs te "kleven". Volgens Frost's idee moest dit gedrag van de lucht het manoeuvreren van het apparaat vergemakkelijken. Eerst maakten de ingenieurs van Avro Canada een klein apparaat om hun ideeën te demonstreren. Het model met een diameter van slechts 11 centimeter kon tot een kleine hoogte in de lucht stijgen, maar eventuele manoeuvreermechanismen pasten er niet in. Desalniettemin raakte de Canadese militaire afdeling geïnteresseerd in het idee en trok ongeveer 400 duizend Amerikaanse dollars uit om het werk voort te zetten. Kort daarna ontving het project de Y2-index.
In dit stadium werd de toekomstige Avrocar het doelwit van een spionagedrama. Sinds 1952 probeert de CIA te achterhalen of sommige landen nieuwe vliegtuigontwerpen hebben. In de 53e hoorden de verkenners van het bestaan van het Y2-project en rapporteerden dit aan hun superieuren. Kort na de overdracht van documenten aan de "boven" namen heren van het Pentagon contact op met het Canadese leger en nodigden hen uit om samen verder te gaan met de oprichting van Y2. Canada accepteerde het aanbod. Dit had onder meer prettige financiële gevolgen. Het hoofd van de onderzoeksafdeling van de Amerikaanse luchtmacht, luitenant-generaal D. Putt, heeft $ 2 miljoen aan financiering per jaar opgehaald. Heel gedurfd voor een revolutionair nieuw project. Het geld werd echter toegewezen en Avro zette zijn onderzoek voort. Tegen het midden van het decennium was het VZ-9-project klaar, dat in feite de "zwanenzang" van het Y2-programma werd.
De schijf van vijftien meter met zes turbojets, die gassen uitstoten door hun eigen sproeiers, en ook een grote turbine aandreef, zou in theorie naar elke hoogte kunnen klimmen en in elke richting kunnen vliegen. De klant, vertegenwoordigd door het Amerikaanse en Canadese leger, keurde het project goed, maar eiste eerst de nieuwe technologie te testen op een kleiner bemand voertuig. Hierdoor werd de "plaat" geperst tot een diameter van ongeveer zes meter. Ook de krachtcentrale werd dienovereenkomstig aangepast: er werden nu slechts drie motoren rond de centrale turbine geplaatst. Het vluchtcontrolesysteem is interessant. Voor het stijgen of dalen moest het de stuwkracht van alle motoren in één keer veranderen, wat de snelheid van de hefturbine beïnvloedde. Om in de een of andere richting te kantelen, had Avrocar een speciaal systeem dat de stuwkracht van individuele motoren veranderde, zodat het lichaam van het apparaat, vanwege het verschil, in de goede richting kantelde. Ik heb veel aan dit systeem moeten sleutelen: er moest rekening worden gehouden met de gasrespons van de motoren, de stabiliteit van het hele apparaat en een heleboel andere parameters.
Een paar foto's tijdens de vlucht
Medio 1959 was het eerste prototype van de Avrocar klaar. Het is tijd om te testen. De eerste weken werden besteed aan het uitwerken van de interactie van de motoren en hun besturingssystemen. Het was een zware onderneming, maar de Canadezen en Amerikanen deden het. In november van hetzelfde jaar was de VZ-9 klaar voor zijn eerste vlucht. Op 12 november steeg de "vliegende schotel" op van de grond en bleef op lage hoogte zweven. Na verloop van tijd begonnen ze tractie toe te voegen en het apparaat naar iets grotere hoogten te brengen. Op een afstand van ongeveer een meter van de grond hing Avrocar vrij, manoeuvreerde en kon in elke richting bewegen. Maar toen het erop aankwam om naar een hoogte van minstens een paar meter te klimmen, kwam er plotseling een zeer onaangenaam kenmerk van het project naar voren. De relatief zwakke krachtcentrale van het prototype kon alleen op een hoogte van maximaal anderhalve meter voldoende stabiliteit en bestuurbaarheid bieden. Met de verdere opkomst van "Avrocar" hoefde men alleen nog maar te vertrouwen op het Coanda-effect. Het schermeffect verdween op zijn beurt en het vliegtuig verloor zijn vroegere stabiliteit. Na een reeks testvluchten moesten de technici van Avro Canada achter de lades terugkeren. Ondertussen kwam het Canadese leger, ontevreden over de resultaten, tot de conclusie dat het project nutteloos was en weigerde geld te blijven geven.
In de loop van de volgende maanden probeerde een team van ontwerpers onder leiding van J. Frost een oplossing te vinden voor het ontdekte probleem en te zorgen voor een goede stabiliteit. In deze fase van het werk werden nog een aantal modellen verzameld, waarop nieuwe ideeën werden uitgewerkt. Geen van de modellen was echter in staat om tot een aanvaardbare hoogte te klimmen en nog steeds niet om te rollen. Een van de redenen voor dit gedrag van de voertuigen was het ontbreken van extra luchtsteun (hetzelfde grondeffect), en de ontwerpvereisten voor nauwkeurige en nauwkeurige balancering en de noodzaak om de werking van de motoren te synchroniseren. Dit alles kon alleen worden gecorrigeerd met behulp van een radicale ontwerpwijziging. Eind 1960 begon Frost het project opnieuw in te richten in overeenstemming met de ervaring die hij had opgedaan. Sinds 1959 wordt het Y2-project alleen gefinancierd door de Verenigde Staten. Na verloop van tijd begonnen de Amerikaanse functionarissen die verantwoordelijk waren voor het programma te twijfelen aan de doelmatigheid ervan. Daarom stopte de financiering voor Avrokar kort na het begin van de kardinale modernisering. De staf van het Pentagon was hard en laconiek. Het document over de beëindiging van de werkzaamheden wees op de nutteloosheid van het project, evenals op het ontbreken van enig bevredigend resultaat voor een bedrag van ongeveer twaalf miljoen dollar.
De looploze "schotel" werd niettemin meegenomen naar het ruimtevaartmuseum
Beide gebouwde prototypes van Avrocar, die worden bewaard in de luchtvaartmusea van de Verenigde Staten, zijn tot in onze tijd bewaard gebleven. Ongeveer tien jaar geleden pleitte een aantal Canadese historici voor de overdracht van een van de "Avrokars" in de handen van Canada. Ze motiveerden dit door de noodzaak om de verdiensten van hun land te erkennen bij de totstandkoming van het project. Tegelijkertijd werd het onderwerp financiering van aandelen op de een of andere manier omzeild, hoewel de Verenigde Staten meer dan tien keer meer geld aan het Y2-programma besteedden dan hun noordelijke buur. Met name, en daarom, de gesprekken van het begin van de jaren 2000 zijn slechts gesprekken gebleven, en beide gebouwde VZ-9's bevinden zich nog steeds in Amerikaanse musea.
